循环彩灯控制器课程设计8路.docx
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循环彩灯控制器课程设计8路
数字电路课程设计报告
课程名称：
循环彩灯控制器
设计题目循环彩灯控制器：
院（部）：
机械与电子工程学院
专业：
学生姓名:
学号:
班级：
日期:
指导教师:
课程设计任务书
课程设计题目
循环彩灯控制器
姓名
学号
班级
院部
工子械机与电程学院
专业
组别
组长
组员
指导教师
课程设计目的
1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
5．数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。
课程设计环境
仿真软件画出总体电路图、编写课程设计报告用
1/21
课程设计任务和要求
设计要求：
路彩灯能演示三种花型（花型自拟）；1.8彩灯用发光二极管模拟；2.
．选做：
实现快慢两种节拍的变换。
3设计任务：
．设计电路实现题目要求；1．电路在功能相当的情况下设计越简单越好；2注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉；3.
以免烧坏芯片和面包板。
注意用电安全，所加电压不能太高，4.
课程设计工作进度计划
序号
起止日期
容内工作
1
72012年6月日~2012年11日6月
选择设计题目并阅读相关文献、资料，学习使用
2
12日~20122012年6月日年6月13
根据设计任务和要求，做出大纲和目录
3
~2012月13日62012年日16年6月
根据目录做出设计内容
4
年20126月17日~2012月年618日
根据设计内容用画图
5
1962012年月日
整理课程设计的格式与内容
6
20日月年20126
打印并装订
教研室审核意见：
日月教研室主任签字：
年
教学院（系）审核意见：
主任签字：
年月日
2/21
1.摘要…………………………………………………………4
2.关键字………………………………………………………4
3.设计背景……………………………………………………4
3.1了解数字电路系统的定义及组成…………………4
3.2掌握时钟电路的作用及基本构成…………………4
4.设计方案的选择……………………………………………5
5.单元电路的设计……………………………………………6
5.1花型控制电路的设计………………………………6
5.2花型演示电路的设计……………………………10
5.3节拍控制电路的设计……………………………10
5.4时钟信号电路的设计……………………………11
6.总体电路图………………………………………………12
7.各个单元电路的输入输出波形…………………………12
8.电路调试…………………………………………………15
9.元器件清单………………………………………………16
10.分析与总结………………………………………………17
11.致谢………………………………………………………19
12.参考文献…………………………………………………19
13.指导教师评语……………………………………………20
3/21
循环彩灯控制器的设计
1.摘要
本次循环彩灯的设计制作由时钟信号电路、花型控制电路、花型演示电路、节拍控制电路构成的集成电路来实现，其中花型控制电路由1614位二进制同步计数器完成，花型演示电路由195双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化），节拍变化由151八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可有74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频。
2.关键字
循环彩灯、时钟信号电路、花型控制电路、花型演示电路、节拍控制电路。
3.设计背景
3.1了解数字电路系统的定义及组成
数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。
输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。
比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。
模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。
在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。
3.2掌握时钟电路的作用及基本构成
时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。
时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。
比如多路可编程控制器中的555多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。
设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉4/21
冲。
4.设计方案的选择
针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案：
方案一：
总体电路共分三大块。
第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现时钟信号的产生。
主体框图如下：
信钟号产时生电路
制花型控电路
电示花型演
路
在方案一的基础上将整体电路分为四块。
第一块实现花型的演示；方案二：
并第四块实现时钟信号的产生。
第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。
主体框图如下：
根据所提供的实验器材各模块总体思路如下：
《数字电路与逻辑设计》王淑银主编的时钟信号电路：
参见高等教育出版社
;
）aP404课本图10-3-6（1614花型控制电路：
由位二进制同步计数器完成；195花型演示电路：
由双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化）；5/21
节拍控制电路：
节拍变化由151八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可有74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频。
总体方案的选择
方案一与方案二最大的不同就在，方案一是基于基本要求而设计的，方案二加入了节拍的变化，花型控制电路和花型演示电路的都是节拍控制之后的。
两种方案的基本思路相同，将整个设计电路的功能模块化，设计思想比较简单。
元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。
这么设计的出发点是：
电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试都很方便。
。
花型控制电路简单，花型也比较简单。
由于在设计的构想时期，已经确定将电路模块化，设计的过程中又已经将节拍控制电路设计出来，通过仿真软件也实现了设计要求——分频。
方案二同时完成了选做的要求，只要确保每一模块实现其功能方案二并不难也不复杂，为了确保短时间内完成课程设计和高效率，我选择了方案二。
5.单元电路的设计
5.1花型控制电路
由二片移位寄存器194实现。
其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。
而花型之间的变化通过花型控制电路的输出即161级联的计数器输出控制（它们由同一个脉冲控制）。
三种花型变换样式
花型1：
8路灯分两半。
从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右渐灭。
循环两次；
花型2：
从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次渐灭。
循环两次；
花型3：
从左至右顺次渐亮。
全亮后逆序渐灭。
循环两次。
移存器输出状态编码表
节拍序号花型1
3
花型2花型6/21
1
00000000
00000000
00000000
2
10001000
00011000
10000000
3
11001100
00111100
11000000
4
11101110
01111110
11100000
5
11111111
11111111
11110000
6
01110111
11100111
11111000
7
00110011
11000011
11111100
8
00010001
10000001
11111110
9
11111111
10
01111111
11
00111111
12
00011111
13
00001111
14
00000111
15
00000011
16
00000001
所以三种花型完全显示一遍需要的总结我的设计是每种花型完整显示两遍，显示第三33~64显示第一个花型，17~32显示第二个花型，拍数为64，即1~16个花型。
和、一句节拍S0S1、实现三个花型的连续显示必须对两片要用194194的个低位片输出16161的输出反馈来控制经过观察每的变化进行相应的改变,通过194Q6去控制,根据变化的花型频率选用高位片的Q5—Q4Q1—变化比较频繁和高位分为低位片1S0的变化从而实现滑行的变化。
现将两片194的、、S1、、S1。
列出各花型和其对应的194的片2，再将其输出端从低位到高位记为L18表示的取非^）S0、、的输入信号及节拍控制信号列表如下：
（用
花型
低位片
节拍控制信号
S1
S0
S1
S0
1
X
^L8
0
1
X
^L8
0
1
00
7/21
2
^L8
X
1
0
X
^L8
0
1
10
3
X
^L8
0
1
X
L4
0
1
01
X
^L8
0
1
x
L4
0
1
11
列出卡诺图分析194低位片
0
1
01
^L810X00
0
0
X
X1
1
.S1^^L8
0
1
10
X^L80001
^L8^L81
1
11
）
^Q^L8
^（.F
194高位片
0110
^L8^L800XX
1L41XXXL4
4
.^L8+^
0011
100
0
0
1
8/21
1
010
1
1
S0=1S1=0
以、S0由上图分析可以得到控制194高、低位片的左移右移变化控制端S1161用去—表示和^L8控制。
、及串行输入端的由161的输出端和本身输出端L4
从低位到高位的个输出端。
控制结果表达式如下：
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